Επανενεργοποίηση αναμνήσεων που προκαλούνται από τον ιππόκαμπο κατά τη διάρκεια της ενοποίησης για να διαταραχθεί ο φόβος Μέρος 3

Η παρεμβολή dDG είναι συγκεκριμένη για τη μνήμη του φόβου και δεν επηρεάζει άλλες μνήμες που προκαλούνται από τον ιππόκαμπο

Η σχέση μεταξύ των αναμνήσεων φόβου και της μνήμης είναι σημαντική επειδή έχουν σημαντικό αντίκτυπο στα αποτελέσματα της ζωής μας. Αν και ο φόβος συχνά θεωρείται αρνητικός και δυσάρεστος, μπορεί να βελτιώσει τη μνήμη και τις γνωστικές μας ικανότητες.

Η μνήμη του φόβου είναι μια ισχυρή μορφή μνήμης επειδή συνοδεύεται από μια έντονη συναισθηματική εμπειρία. Η έρευνα δείχνει ότι είναι πιο πιθανό να θυμόμαστε σχετικές πληροφορίες όταν αντιμετωπίζουμε φόβο ή απειλή παρά με άλλα γεγονότα στην καθημερινή μας ζωή. Αυτή η ικανότητα μνήμης μας κάνει πιο προσεκτικούς σε δυνητικά απειλητικές για τη ζωή καταστάσεις, ώστε να μπορούμε να ανταποκρινόμαστε καλύτερα σε μελλοντικές απειλές.

Επιπλέον, οι αναμνήσεις φόβου μπορούν να βελτιώσουν τις γνωστικές μας ικανότητες. Επειδή αυτή η μορφή μνήμης έχει συναίσθημα και νόημα, συνδυάζεται με άλλες πληροφορίες, καθιστώντας ευκολότερη τη μνήμη και την κατανόηση. Αυτό βοηθά επίσης στη βελτίωση των δεξιοτήτων συγκέντρωσης και σκέψης, βελτιώνοντας περαιτέρω τις ικανότητες μάθησης και μνήμης.

Επομένως, η κατανόηση του ρόλου και της αξίας της μνήμης φόβου είναι απαραίτητη για τα άτομα που θέλουν να βελτιώσουν τη μνήμη τους. Ενώ ο φόβος μπορεί να είναι μια δύσκολη εμπειρία για αποδοχή, αν υιοθετήσουμε μια θετική στάση, μπορεί να γίνει φίλος και σύμμαχός μας στην προώθηση της γνωστικής και προσωπικής μας ανάπτυξης. Ανεξάρτητα από τον φόβο που αντιμετωπίζουμε, μπορούμε να αποκτήσουμε εμπειρία από αυτόν, να μάθουμε να τον ξεπερνάμε και να βελτιώσουμε τη γνωστική και ψυχολογική μας ανθεκτικότητα.

Έτσι, ενώ οι αναμνήσεις φόβου μπορεί να αισθάνονται συντριπτικές και ανησυχητικές, δεν πρέπει να τις βλέπουμε ως αρνητικό πράγμα. Αντίθετα, θα πρέπει να μάθουμε πώς να το χρησιμοποιούμε για την ανάπτυξη και την πρόοδό μας. Παραμένοντας απλώς θετικοί και σκεπτόμενοι σκληρά, μπορούμε να μάθουμε περισσότερα από τις επιπτώσεις του φόβου και να βελτιώσουμε τη μνήμη και τις γνωστικές μας ικανότητες. Μπορεί να φανεί ότι πρέπει να βελτιώσουμε τη μνήμη και το Cistanche deserticola μπορεί να βελτιώσει σημαντικά τη μνήμη, επειδή το Cistanche deserticola είναι ένα παραδοσιακό κινέζικο φαρμακευτικό υλικό που έχει πολλά μοναδικά αποτελέσματα, ένα από τα οποία είναι η βελτίωση της μνήμης. Η αποτελεσματικότητα του Cistanche deserticola προέρχεται από τα πολλαπλά ενεργά συστατικά που περιέχει, όπως ταννικό οξύ, πολυσακχαρίτες, φλαβονοειδή γλυκοσίδες κ.λπ. Αυτά τα συστατικά μπορούν να προάγουν την υγεία του εγκεφάλου μέσω ποικίλων οδών.

Κάντε κλικ στα συμπληρώματα γνώσης για να βελτιώσετε τη μνήμη

Για να προσδιορίσουμε εάν η χειραγώγησή μας, η οποία διαταράσσει τη μνήμη του φόβου, θα επηρέαζε επίσης αδιάκριτα άλλους τύπους μνήμης που διαμεσολαβείται από τον ιππόκαμπο, εκπαιδεύσαμε ποντίκια σε μια εργασία μνήμης χωρικής αναφοράς.

Όπως το προηγούμενο πείραμα, εγχύαμε σε ποντίκια μη αραιωμένο AAV5-CaMKIIa-(hChR2-H134R)-eYFP σε τυχαία επισημασμένους νευρώνες DG (Εικ. 5α). Στη συνέχεια, τα ποντίκια με περιορισμό νερού εκπαιδεύτηκαν για να λάβουν μια ανταμοιβή νερού από έναν από τους βραχίονες σε έναν 8-ακτινωτό λαβύρινθο βραχίονα.

Έλαβαν 4 δοκιμές μέχρι να ικανοποιηθεί ένα σύνολο κριτηρίων απόδοσης. Στη συνέχεια, για να αξιολογηθεί η επίδραση της διέγερσης στη μνήμη φόβου, υποβλήθηκαν στο ίδιο πρωτόκολλο συμπεριφοράς με τα προηγούμενα πειράματα.

Για να αξιολογήσουμε τα αποτελέσματα της διέγερσης dDG στη μνήμη χωρικής αναφοράς, δοκιμάσαμε ξανά τα ποντίκια στην απόδοση της χωρικής μνήμης μετά την προετοιμασία του φόβου και μετά την ανάκληση και εκτελέσαμε μια δοκιμή κουρτίνας μετά το EXT2 για να βεβαιωθούμε ότι τα ποντίκια χρησιμοποιούσαν συνθήματα επιπλέον λαβύρινθου για να εκτελέσουν την εργασία. Είναι ενδιαφέρον ότι τα ποντίκια σε αυτό το πείραμα επέδειξαν χαμηλότερο πάγωμα μετά τον σοκ κατά τη διάρκεια της προετοιμασίας του φόβου σε σύγκριση με άλλα ποντίκια στη μελέτη, κάτι που πιστεύουμε ότι είναι άμεσο αποτέλεσμα του χειρισμού τους πιο συχνά λόγω της εκπαίδευσης στο έργο χωρικής αναφοράς (Εικ. 5β και Συμπληρωματικό Σχήμα 1ζ).

Ωστόσο, κατά τη διάρκεια της ανάκλησης, τα ποντίκια eYFP εμφάνισαν κανονική κατάψυξη, ενώ όπως αναμενόταν, τα ποντίκια ChR2- εμφάνισαν μειώσεις κατάψυξης σε πραγματικό χρόνο (Εικ. 5γ). Αυτή η μειωμένη ανταπόκριση στον φόβο παρέμεινε κατά τη διάρκεια της εξαφάνισης (Εικ. 5δ) με τα ποντίκια ChR2 να παρουσιάζουν λιγότερο πάγωμα στα πρώτα 3 λεπτά του EXT1 (Συμπληρωματικό Σχήμα 1g) και καθ' όλη τη διάρκεια της συνεδρίας EXT2. Δεν παρατηρήθηκαν διαφορές κατά τη διάρκεια του άμεσου σοκ (Εικ. 5e) και, όπως ήταν αναμενόμενο, οι ομάδες ChR{10}}έδειξαν μικρότερο πάγωμα κατά την επαναφορά (Εικ. 5f, g).

Για την απόδοση του λαβυρίνθου, όλα τα μετρικά κριτήρια των ποντικιών μεταξύ 5 και 14 ημερών (Εικ. 5h) βελτιώθηκαν κατά τη διάρκεια της απόκτησης, όσον αφορά τον λανθάνοντα χρόνο εύρεσης της ανταμοιβής, τον αριθμό των αποκλίσεων του βραχίονα (κατά την πρώτη επίσκεψη ενός ποντικιού σε ένα χέρι), τον αριθμό των σφαλμάτων αναφοράς (δηλαδή εισαγωγή λανθασμένου βραχίονα) και επαναλαμβανόμενα σφάλματα αναφοράς (σφάλματα μνήμης εργασίας) (Εικ. 5i–p, αριστεροί πίνακες).

Η απόδοση χωρίστηκε σε δύο κατηγορίες: τη δοκιμή 1, η οποία ερμηνεύτηκε ως αξιολόγηση της μακροπρόθεσμης μνήμης από την προηγούμενη ημέρα, και τις δοκιμές 2-4, που ερμηνεύτηκαν ως αξιολόγηση της βραχυπρόθεσμης μνήμης από την προηγούμενη δοκιμή την ίδια ημέρα . Τα ποντίκια δοκιμάστηκαν για πρώτη φορά στο λαβύρινθο 3 ώρες μετά την προετοιμασία του φόβου για να επιβεβαιωθεί ότι η ίδια η προετοιμασία του φόβου δεν επηρέασε τη χωρική μνήμη.

Δεν είδαμε κανένα αποτέλεσμα (Εικ. 5i–p, μεσαία πλαίσια). Εργαζόμενοι με την υπόθεση ότι η διαταραχή της μνήμης του φόβου από την οπτική μας παρέμβαση συμβαίνει επειδή υπάρχουν συνθήκες για να υποστεί επανασύνδεση η μνήμη, η παρατήρηση μιας εξασθένησης της χωρικής μνήμης θα μπορούσε να καλυφθεί εάν αυτή η μνήμη δεν υπόκειται επίσης σε επανενοποίηση.

Για να ελέγξουμε με ακρίβεια εάν η παρέμβασή μας ήταν συγκεκριμένη για τη μνήμη του φόβου, επιδιώξαμε να αυξήσουμε την πιθανότητα να πληρούνται οι οριακές συνθήκες που επιτρέπουν την επανενοποίηση της μνήμης για τη χωρική μνήμη64. Για το σκοπό αυτό, δώσαμε στα μισά ποντίκια (ομάδες υπενθύμισης) μια συνεδρία υπενθύμισης (δοκιμή 1) 5 λεπτά πριν από τη δοκιμή ανάκλησης της μνήμης φόβου.

Κατά τη διάρκεια αυτής της συνεδρίας υπενθύμισης, αντικαταστήσαμε το δάπεδο στο κέντρο του λαβύρινθου με γυαλόχαρτο για να δημιουργήσουμε ένα σφάλμα πρόβλεψης 65. Αυτό δεν επηρέασε την τοποθεσία ανταμοιβής, αλλά παρουσίασε στα ποντίκια ένα απροσδόκητο σημάδι κατά τη διάρκεια της δοκιμής. Τα ποντίκια υπενθύμισης έλαβαν δοκιμές 2–43 ώρες μετά τη συνεδρία ανάκλησης, ενώ τα άλλα μισά ποντίκια (Χωρίς ομάδες υπενθύμισης) δεν έλαβαν συνεδρία υπενθύμισης και αντ' αυτού έλαβαν και τις 4 τακτικές δοκιμές 3 ώρες μετά τη συνεδρία ανάκλησης.

Και πάλι, δεν είδαμε διαφορές στην απόδοση και όλα τα ποντίκια είχαν καλή απόδοση εντός του εύρους του κριτηρίου (Εικ. 5i–p, μεσαία πλαίσια). Όλα τα ποντίκια δοκιμάστηκαν στον λαβύρινθο την επόμενη μέρα και 3 ώρες αργότερα δόθηκε η πρώτη συνεδρία εξαφάνισης. Οι ονομαστικές μετρήσεις επηρεάστηκαν κατά τη διάρκεια αυτής της δοκιμής εκτός από τις αποκλίσεις του βραχίονα (Εικ. 5k,l).

Στη δοκιμή 1, τόσο τα ποντίκια ChR2 όσο και τα ποντίκια eYFP στις ομάδες Υπενθύμισης είχαν υψηλότερες αποκλίσεις του βραχίονα που υποδηλώνουν τη συνεδρία υπενθύμισης, η οποία δυνητικά οδήγησε σε επανενοποίηση της χωρικής μνήμης, επηρέασε για λίγο αυτό το μέτρο απόδοσης.

Ωστόσο, αυτό το αποτέλεσμα ήταν συμπεριφορικό και δεν ήταν αποτέλεσμα οπτικής διέγερσης τυχαίων κυττάρων dDG καθώς δεν υπήρχαν διαφορές μεταξύ ποντικών ChR2 και eYFP. Στις δοκιμές 2-4, τα ποντίκια στις ομάδες ChR2 (τόσο Υπενθύμιση όσο και Χωρίς Υπενθύμιση) επέδειξαν καλύτερη απόδοση (λιγότερες αποκλίσεις του βραχίονα) σε σύγκριση με τις ομάδες eYFP, υποδηλώνοντας ότι η απόδοση του λαβυρίνθου βελτιώθηκε ως αποτέλεσμα της επανενοποίησης, ανεξάρτητα από το εάν δόθηκε μια συνεδρία υπενθύμισης.

Είναι σημαντικό ότι αυτό έδειξε επίσης ότι η διασπαστική επίδραση της χειραγώγησής μας ήταν συγκεκριμένη για τη μνήμη του φόβου (Εικ. 5i–p, μεσαία πλαίσια). μετά το daymice δόθηκε μια δοκιμασία ανίχνευσης κουρτίνας.

Όπως ήταν αναμενόμενο, όλα τα ποντίκια εμφάνισαν μειωμένη απόδοση στον ανιχνευτή σε σύγκριση με τις τελευταίες 3 ημέρες προπόνησης με την απόδοση να φτάνει στο επίπεδο στο οποίο ήταν όταν ξεκίνησαν για πρώτη φορά την εργασία (Εικ. 5i–p, δεξιά στο άκρο).

Ξαναγράφοντας την αρχική μνήμη φόβου

Στη συνέχεια, αναζητήσαμε να προσδιορίσουμε εάν η μείωση του υπό όρους φόβου συνοδεύτηκε από μια αλλαγή στη δυναμική του συνόλου του αρχικού εγγράμματος φόβου. Για να αξιολογήσουμε εάν ο χειρισμός μας είχε αλλάξει την αρχική μνήμη φόβου, συνδυάσαμε δύο συστήματα που βασίζονται σε ιούς (Εικ. 6α).

Σε όλα τα ποντίκια έγινε ένεση με c-Fos-tTA-TRE-mCherry για να επισημανθούν τα κύτταρα dDG που εμπλέκονται στην κωδικοποίηση της εποχής του φόβου. Σε ποντίκια έγινε επίσης ένεση είτε με μη αραιωμένο AAV5-CaMKIIa-hChR2-H134R-eYFP είτε με αραιωμένο AAV{10}}CaMKIIa-eYFP για να επισημανθεί ένα ανταγωνιστικό σύνολο νευρώνων dDG. Στη συνέχεια, τα ποντίκια υποβλήθηκαν στο ίδιο πειραματικό πρωτόκολλο όπως και πριν, όπου ήταν FC που έδειξαν κατάψυξη μετά το σοκ (Εικ. 6b και Συμπληρωματικό Σχήμα 1h).

Κατά τη διάρκεια της ανάκλησης, η οπτική διέγερση παρήγαγε μειώσεις σε πραγματικό χρόνο στην κατάψυξη σε ποντίκια ChR2 σε σύγκριση με τους ελέγχους eYFP (Εικ. 6c) και αυτές οι διαφορές παρέμειναν στην εξαφάνιση (Εικ. 6δ) συμπεριλαμβανομένων των πρώτων 3 λεπτών του EXT1 και των τελευταίων 3 λεπτών του EXT2 (Συμπληρωματικό Σχ. 1η). Δεν παρατηρήθηκαν διαφορές στην ομάδα κατά τη διάρκεια του άμεσου σοκ (Εικ. 6e). Κατά τη διάρκεια της επαναφοράς, τα ποντίκια ChR2 συνέχισαν να παρουσιάζουν μειωμένη κατάψυξη (Εικ. 6f, g).

Για να προσδιοριστεί εάν αυτά τα ποντίκια είχαν λιγότερους επικαλυπτόμενους νευρώνες από την αρχική περίοδο φόβου-συνθήκης έως τη δοκιμή επαναφοράς σε σύγκριση με τους ελέγχους eYFP, τα ποντίκια εγχύθηκαν 90 λεπτά μετά την επαναφορά και τα επίπεδα c-Fos ποσοτικοποιήθηκαν. Εικ. 7α–δ και Συμπληρωματικό Σχ. 5α–ε) και χρησιμοποιείται για τη λήψη μετρήσεων κυττάρων.

Αρχικά υπολογίσαμε τον συνολικό αριθμό κελιών με σήμανση DAPI για κάθε ομάδα (Εικ. 7e, f). Για πειράματα όπου σημαδεύτηκε μια εποχή συμπεριφοράς χρησιμοποιώντας έναν προαγωγέα c-Fos (Εικ. 1-3, 6), το μέγεθος του εγγράμματος προσδιορίστηκε ως ποσοστό των σημασμένων με DAPI νευρώνων (Εικ. 7g, eYFP; Εικ. 7h, Cherry) .

Ανεξάρτητα από το σθένος, τα κύτταρα με ετικέτα που σχετίζονται με μια συγκεκριμένη εμπειρία συμπεριφοράς, συμπεριλαμβανομένης μιας εμπειρίας στο σπίτι στο κλουβί38, αποτελούνταν από περίπου το 8% των σημασμένων με DAPI νευρώνων στο dDG (M=8.015, SD=0.572). Το ποσοστό των κυττάρων που έχουν επισημανθεί ως c-Fos+, που αντιπροσωπεύουν το σύνολο των κυττάρων που είναι ενεργά κατά τη δοκιμή επαναφοράς (Εικ. 7g, i, RFP; Εικ. 7h, j, RFP & BFP) ήταν περίπου 1,5% (M=1 .438, SD=0.21).

Στο πρώτο σύνολο πειραμάτων, το ποσοστό επικάλυψης (κίτρινο) (Εικ. 7g, k) μεταξύ του εγγράμματος με ετικέτα που χρησιμοποιείται για παρεμβολή στη μνήμη φόβου κατά την ανάκληση (eYFP) (Εικ. 7g) και του εγγράμματος κατά την επαναφορά (RFP) (Εικ. 7g, i) μπορεί να ερμηνευθεί ως μέτρο του κατά πόσον ο χειρισμός που βασιζόταν στην επανενοποίηση είχε ως αποτέλεσμα τη συγχώνευση των δύο μνημών.

Παρατηρήσαμε μεγαλύτερο ποσοστό επικάλυψης για τις αρνητικές εμπειρίες σε σύγκριση με τις ουδέτερες εμπειρίες, υποδηλώνοντας ότι οι αρνητικές εμπειρίες είχαν μεγαλύτερη ομοιότητα με τη μνήμη φόβου σε σύγκριση με τις ουδέτερες εμπειρίες. Ωστόσο, δεν παρατηρήθηκαν διαφορές μεταξύ του ποσοστού επικάλυψης για αρνητικές εμπειρίες σε σύγκριση με τις θετικές εμπειρίες ή τις θετικές εμπειρίες σε σύγκριση με ουδέτερες εμπειρίες.

Υποθέτουμε ότι ο βαθμός επικάλυψης μεταξύ αρνητικών εμπειριών και μνήμης φόβου μπορεί να εμποδίζει την επανενεργοποίηση αυτών των ομάδων μη αραιωμένων εγγραμμάτων σε σύγκριση με τις αραιωμένες ομάδες που βασίζονται απλώς στον αριθμό των κυττάρων που έχουν επισημανθεί.

Στις μη αραιωμένες ομάδες, επισημάναμε περίπου το 40% (M=37.16, SD=5.5) των σημασμένων με DAPI νευρώνων και στις αραιωμένες ομάδες επισημάναμε ένα παρόμοιο 8% των κυττάρων (M {{ 7}}.57, SD=0.4) εγγράμματα που σχετίζονται με την εποχή (Εικ. 7η). Τέλος, επιδιώξαμε να προσδιορίσουμε εάν η αρχική μνήμη φόβου άλλαξε από προετοιμασία σε επαναφορά λόγω της μείωσης του φόβου, παρά το γεγονός ότι δεν ήταν προκατειλημμένο να ενσωματωθούν τα κύτταρα που ενεργοποιήθηκαν τεχνητά κατά την ανάκληση.

Το ποσοστό επικαλύψεων (ματζέντα) (Εικ. 7h, l) μεταξύ αυτών των συνόλων νευρώνων, εκείνων που έχουν επισημανθεί στο αρχικό έγγραμμα φόβου (mCherry) (Εικ. 7η) και του εγγράμματος φόβου κατά την αποκατάσταση (BFP) (Εικ. 7η, ι) μπορεί να ερμηνευθεί ως μέτρο του κατά πόσον η παρέμβασή μας που βασίζεται στην επανενοποίηση οδήγησε σε αλλοίωση της αρχικής μνήμης φόβου.

Βρήκαμε σημαντικά λιγότερες αλληλεπικαλύψεις στη μνήμη φόβου κατά μήκος της προετοιμασίας και της επαναφοράς στην ομάδα ChR2, υποδηλώνοντας ότι ενώ δεν συγχωνεύσαμε τη μνήμη φόβου με τα παρεμβαλλόμενα σύνολα (Εικ. 7m), οι χειρισμοί μας, ωστόσο, άλλαξαν την αρχική μνήμη φόβου (Εικ. 7n). που πιστεύουμε ότι μπορεί να εξηγήσει τις αντίστοιχες μειώσεις του φόβου.

Υποθέτουμε ότι η χειραγώγησή μας με βάση την ανασύνδεση προκάλεσε αποδέσμευση αυτών των συνόλων με ορθογώνιο τρόπο, διαχωρίζοντας αυτές τις μνήμες σε ανόμοιους νευρωνικούς πληθυσμούς (Εικ. 7m, n).

Είναι ενδιαφέρον ότι το ποσοστό των τυχαία επισημασμένων/ενεργοποιημένων (eYFP) κυττάρων που ήταν επίσης μέρος του αρχικού εγγράμματος φόβου (mCherry) ήταν πάνω από την πιθανότητα (κίτρινο) και το ποσοστό των τυχαία επισημασμένων/ενεργοποιημένων κυττάρων (eYFP) που ήταν επίσης μέρος του εγγράμματος φόβου κατά την επαναφορά (BFP) ήταν επίσης υπεράνω της πιθανότητας (κυανό) όπως και η επικάλυψη και των 3 τύπων κυττάρων (λευκά) στην ομάδα eYFP (Εικ. 7l). Ωστόσο, δεν παρατηρήθηκαν ομαδικές διαφορές.

Συνολικά, αυτά τα ευρήματα παρέχουν προκαταρκτικά στοιχεία για την πιθανή θεραπευτική αποτελεσματικότητα των τεχνητά τροποποιημένων αναμνήσεων τόσο για την οξεία όσο και για διαρκή καταστολή των αποκρίσεων φόβου αλλάζοντας την αρχική μνήμη φόβου κατά τη διάρκεια της περιόδου ανασυγκρότησης.

For more information:1950477648nn@gmail.com